(2025年)基因表達調控的方式試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.以下關于原核生物基因表達調控的描述，錯誤的是（）A.操縱子是原核基因轉錄調控的基本單位B.阻遏蛋白通過結合啟動子抑制轉錄起始C.阿拉伯糖操縱子存在正、負雙重調控機制D.cAMP-CAP復合物通過增強RNA聚合酶與啟動子的結合促進轉錄答案：B（阻遏蛋白通常結合操縱基因而非啟動子，從而阻礙RNA聚合酶的移動或結合）2.真核生物中，組蛋白H3K4三甲基化（H3K4me3）通常與哪種染色質狀態(tài)相關？（）A.異染色質形成，基因沉默B.常染色質開放，基因激活C.核小體壓縮，轉錄抑制D.DNA甲基化增強，轉錄終止答案：B（H3K4me3是典型的激活型組蛋白修飾，標記轉錄起始位點附近的開放染色質）3.關于miRNA介導的基因沉默，正確的是（）A.miRNA完全互補結合靶mRNA的3'UTR區(qū)B.AGO蛋白是miRNA沉默復合體（RISC）的核心組分C.miRNA主要通過促進mRNA加尾（polyA化）延長其半衰期D.植物中miRNA通常通過切割靶mRNA實現沉默，動物中僅通過翻譯抑制答案：B（AGO蛋白直接結合miRNA并介導靶mRNA的識別；動物miRNA也可通過切割部分互補靶標，植物中也存在翻譯抑制）4.下列哪項不屬于表觀遺傳調控的范疇？（）A.DNA甲基化模式的遺傳B.組蛋白乙?；降母淖僀.基因編碼區(qū)的點突變D.染色質重塑復合體的作用答案：C（表觀遺傳調控不涉及DNA序列改變，點突變屬于遺傳信息的改變）5.乳糖操縱子（lacoperon）在葡萄糖和乳糖同時存在時的表達狀態(tài)是（）A.強激活，因為乳糖作為誘導物解除阻遏B.抑制，因為葡萄糖降低cAMP水平，CAP無法激活C.部分激活，阻遏解除但CAP作用減弱D.持續(xù)抑制，葡萄糖直接抑制β-半乳糖苷酶活性答案：B（葡萄糖通過分解代謝物阻遏效應降低cAMP濃度，cAMP-CAP復合物無法形成，即使乳糖存在解除阻遏，轉錄仍因缺乏CAP的協(xié)同激活而被抑制）6.以下哪種非編碼RNA主要通過形成三維結構招募染色質修飾復合體，介導基因沉默？（）A.miRNA（微RNA）B.siRNA（小干擾RNA）C.lncRNA（長鏈非編碼RNA）D.tRNA（轉運RNA）答案：C（如XISTlncRNA通過結合PRC2復合體，介導X染色體失活中的組蛋白H3K27三甲基化）7.轉錄因子SP1的DNA結合結構域屬于（）A.螺旋-轉角-螺旋（HTH）B.鋅指（Zincfinger）C.亮氨酸拉鏈（Leucinezipper）D.螺旋-環(huán)-螺旋（HLH）答案：B（SP1含有C2H2型鋅指結構域，通過鋅離子協(xié)調的半胱氨酸和組氨酸殘基結合GC盒）8.DNA甲基化通常發(fā)生在（）A.胞嘧啶的C5位（5mC）B.腺嘌呤的N6位（6mA）C.鳥嘌呤的N7位（7mG）D.胸腺嘧啶的C5位（5mT）答案：A（真核生物中DNA甲基化主要為5-甲基胞嘧啶，原核中也存在6mA和4mC）9.以下哪種調控機制主要發(fā)生在翻譯水平？（）A.mRNA的選擇性剪接B.核糖體的滯留（Ribosomestalling）C.組蛋白去乙?；疍.DNA甲基化擴散答案：B（核糖體滯留通過延長翻譯過程或提前終止影響蛋白質合成；選擇性剪接屬于轉錄后調控）10.癌癥中常見的抑癌基因沉默機制是（）A.啟動子區(qū)DNA高甲基化B.編碼區(qū)同義突變C.3'UTR區(qū)長度縮短D.組蛋白H3K9乙?；鰪姶鸢福篈（抑癌基因如p53、Rb的啟動子區(qū)CpG島高甲基化是癌癥中常見的表觀遺傳沉默機制）二、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述原核生物轉錄衰減（Attenuation）的調控機制及其典型例子。答案：轉錄衰減是原核生物在轉錄延伸階段調控基因表達的一種方式，通過mRNA前導序列（Leadersequence）的二級結構變化決定轉錄是否提前終止。典型例子是色氨酸操縱子（trpoperon）：當前體mRNA的前導區(qū)（含2個連續(xù)色氨酸密碼子的短肽編碼序列）翻譯時，若胞內色氨酸濃度高，核糖體快速通過該區(qū)域，使前導mRNA形成終止子結構（3-4配對），RNA聚合酶提前脫離；若色氨酸不足，核糖體停滯在色氨酸密碼子處，前導mRNA形成抗終止子結構（2-3配對），轉錄繼續(xù)進行。該機制結合了轉錄與翻譯的偶聯(lián)，實現對色氨酸合成基因的精細調控。2.說明lncRNA在基因表達調控中的三種主要作用模式。答案：（1）支架作用（Scaffold）：lncRNA通過結合多種蛋白質（如染色質修飾酶、轉錄因子）形成復合體，介導特定基因的調控。例如，lncRNAHOTAIR同時結合PRC2（H3K27me3）和LSD1（H3K4me2去甲基化酶），協(xié)調染色質抑制性修飾。（2）引導作用（Guide）：lncRNA通過序列互補結合靶基因DNA或RNA，將調控復合體靶向至特定基因組位點。如XISTlncRNA覆蓋X染色體，引導PRC2介導X染色體失活。（3）分子誘餌（Decoy）：lncRNA競爭性結合轉錄因子或miRNA，解除其對靶基因的抑制。例如，lncRNAPTENP1通過與miRNA結合，減少miRNA對PTENmRNA的降解，間接激活PTEN的抑癌功能。3.比較DNA甲基化與組蛋白乙酰化對基因表達的影響及作用機制。答案：DNA甲基化通常抑制基因表達，主要發(fā)生在啟動子區(qū)的CpG島。甲基化的CpG可直接阻礙轉錄因子結合（如SP1無法識別甲基化的GC盒），或通過招募甲基結合蛋白（如MeCP2），進一步招募組蛋白去乙酰化酶（HDAC），導致染色質緊縮。組蛋白乙?；ǔ＜せ罨虮磉_，由組蛋白乙酰轉移酶（HAT）催化，乙?；泻徒M蛋白正電荷，減弱組蛋白與DNA的靜電作用，染色質開放；同時，乙酰化的組蛋白可作為“標記”招募轉錄激活復合體（如含有溴結構域的蛋白）。二者協(xié)同作用：DNA甲基化常伴隨組蛋白去乙?；ǖ鸵阴；?，而活躍轉錄的基因啟動子區(qū)表現為低甲基化和高乙?；?。4.簡述真核生物mRNA選擇性剪接（Alternativesplicing）的調控機制及其生物學意義。答案：選擇性剪接通過不同的剪接位點選擇，使同一前體mRNA產生多種成熟mRNA，增加蛋白質多樣性。調控機制包括：（1）順式元件：前體mRNA中的外顯子剪接增強子（ESE）、外顯子剪接沉默子（ESS）、內含子剪接增強子（ISE）、內含子剪接沉默子（ISS），分別結合剪接激活因子（如SR蛋白）或抑制因子（如hnRNP蛋白）。（2）反式因子：SR蛋白通過磷酸化狀態(tài)變化調節(jié)剪接位點識別；RNA結合蛋白（RBPs）如Nova、PTB通過結合特定序列影響剪接體組裝。生物學意義：顯著擴展了基因組的編碼能力（人類約95%多外顯子基因發(fā)生選擇性剪接），參與細胞分化、組織特異性基因表達（如肌細胞中的肌鈣蛋白T剪接變體）及疾病發(fā)生（如脊髓性肌萎縮癥由SMN2基因剪接異常導致）。5.舉例說明翻譯起始階段的調控機制。答案：翻譯起始是翻譯水平調控的關鍵環(huán)節(jié)，典型機制包括：（1）5'UTR二級結構調控：如鐵蛋白（Ferritin）mRNA的5'UTR含有鐵反應元件（IRE），當胞內鐵離子濃度低時，鐵調節(jié)蛋白（IRP）結合IRE，形成莖環(huán)結構阻礙核糖體40S亞基掃描，抑制翻譯；鐵離子充足時，IRP脫離，翻譯啟動。（2）eIF4E磷酸化調控：真核翻譯起始因子eIF4E負責結合mRNA的5'帽子結構，其活性受4E-BP（eIF4E結合蛋白）抑制。生長因子信號通過PI3K-AKT-mTOR通路磷酸化4E-BP，使其與eIF4E解離，促進翻譯起始。（3）上游開放閱讀框（uORF）調控：如酵母GCN4mRNA的5'UTR含有4個uORF，低氨基酸水平時，核糖體繞過部分uORF，翻譯GCN4編碼區(qū)；高氨基酸水平時，核糖體終止于uORF，抑制GCN4表達。三、論述題（每題20分，共40分）1.從轉錄、轉錄后、翻譯及表觀遺傳調控四個層次，論述真核生物基因表達調控的協(xié)同性，并結合實例說明其生物學意義。答案：真核生物基因表達調控是多層次、多機制協(xié)同作用的過程，各層次調控通過信號整合實現精確的時空表達。（1）轉錄層次：轉錄因子（如p53）結合啟動子/增強子，招募RNA聚合酶Ⅱ（PolⅡ）形成預起始復合體（PIC）。同時，表觀遺傳修飾（如H3K4me3）標記開放染色質，輔助轉錄因子結合。例如，在干擾素β（IFN-β）基因激活中，病毒感染誘導轉錄因子NF-κB、AP-1、IRF3協(xié)同結合增強子區(qū)，形成“增強體”（Enhanceosome），招募HAT（如p300）促進組蛋白乙酰化，染色質開放，PolⅡ啟動轉錄。（2）轉錄后層次：前體mRNA的選擇性剪接與mRNA穩(wěn)定性調控協(xié)同作用。如免疫球蛋白重鏈（IgH）基因，B細胞未活化時通過近端多聚腺苷酸化位點（polyA）產生膜結合型IgM（mIgM）；活化后選擇遠端polyA位點，產生分泌型IgM（sIgM），這一過程受剪接因子（如PTB）和polyA結合蛋白的共同調控。（3）翻譯層次：mRNA的5'UTR結構與翻譯起始因子活性影響蛋白質合成速率。例如，細胞應激（如缺氧）時，eIF2α被磷酸化，抑制全局翻譯，但某些mRNA（如ATF4）因含有uORF，在低eIF2活性時優(yōu)先翻譯，啟動應激反應通路。（4）表觀遺傳調控：DNA甲基化與組蛋白修飾通過反饋環(huán)路維持基因表達狀態(tài)。如胚胎干細胞（ESC）中的“雙價結構域”（Bivalentdomain），啟動子區(qū)同時存在激活型H3K4me3和抑制型H3K27me3，使基因處于“準備”狀態(tài)；分化時，其中一種修飾占主導，決定基因激活或沉默（如神經分化時，神經特異性基因的H3K27me3被去除，H3K4me3保留）。協(xié)同意義：多層次調控確?；蛟谡_時間、空間以適當水平表達。例如，癌癥中p53基因的失活可能涉及啟動子甲基化（表觀遺傳）、轉錄因子突變（轉錄）、miRNA過表達降解其mRNA（轉錄后）及泛素化介導的蛋白降解（翻譯后），多種機制協(xié)同導致抑癌功能喪失。這種協(xié)同性既是正常發(fā)育的基礎，也是疾病發(fā)生的重要機制。2.結合近年研究進展（2020-2024年），論述非編碼RNA（ncRNA）在基因表達調控中的新機制及臨床應用前景。答案：近年研究揭示了ncRNA（尤其是lncRNA、circRNA、tsRNA等）在調控網絡中的新角色，拓展了對基因表達調控的認知，并推動了ncRNA靶向療法的發(fā)展。（1）新型ncRNA的調控機制：①circRNA的“分子海綿”升級：除吸附miRNA外，環(huán)狀RNA（如circSHPRH）可結合RNA結合蛋白（RBP）如IGF2BP2，阻斷其對靶mRNA（如c-Myc）的穩(wěn)定作用，抑制腫瘤增殖（2022年《Nature》）。②tRNA衍生小RNA（tsRNA）的翻譯調控：壓力條件下，tRNA被切割為tsRNA（如5'tsRNA-Gly），通過結合核糖體P位點抑制翻譯起始，全局下調蛋白質合成（2023年《Cell》）。③lncRNA的相分離介導調控：lncRNANEAT1通過與蛋白質（如SFPQ）形成核體（Paraspeckle），通過液-液相分離（LLPS）濃縮轉錄抑制因子，沉默靶基因（如CCT3）（2024年《Science》）。（2）臨床應用前景：①癌癥診斷標志物：前列腺癌中l(wèi)ncRNAPCA3在尿液中高表達，已作為臨床診斷指標；2024年研究發(fā)現circRNAhsa_circ_0001879在肝癌患者血清中顯著升高，可用于早期篩查。②靶向治療：反